由IGBT芯片说起
电动汽车IGBT基本常识IGBT界说
IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，尽悦魅栅双极型晶体管
IGBT的用处
IGBT是能源变换与传输的焦点器件，俗称电力电子装配的“CPU”，利用于直流电压为600V及以上的变流体系如轨道交通、智能电网、航空航天、电动汽车与新能源设备等范畴。封装后的IGBT模块直策应用于变频器、UPS不中断电源等装备上
IGBT模块的特色
IGBT模块具有节能、安装维修便利、散热稳固等特色，当前市场上发卖的多为词攀类模块化产物，一般所说的IGBT也指IGBT模块。
用最简略的说话归纳综合IGBT的功效和感化：把持能源的变换和传输
为什么电动汽车须要IGBT？
IGBT的感化是交换电和直流电的转换，同时IGBT还承担电压的高下转换的功效：外界充电的时辰是交换电，须要经由过程IGBT改变成直流电然后给电池，同时要把220V电压转换成恰当的电压以上才干给电池组充电。
电池放电的时辰，把经由过程IGBT把直流电改变成交换电机应用的交换电，同时起到对交换电机的变频把持，当然变压是必不成少的。IGBT是功率半导体器件，可以说是电动车的的焦点技巧之一,IGBT的黑白直接影响电动车功率的开释速度。
IGBT的工作道理
以空调紧缩机为例：国内乱划定的电压220V，频率50Hz的电流经整流滤波后获得310V摆布的直流电，此直流电颠末逆变后，就可以获得用以把持紧缩机运转的变频电源，这就能将50赫兹的电网频率改变为30-130赫兹，应用电源频率可以把持光滑把持紧缩机转速，到达主动无级变速，使紧缩机始终处于最佳工作状况。
在电动车上，可以把电机当作紧缩机。两者道理几乎完整一致。
IGBT在现代交通体系中的主要性
直流充电桩30%的原资料本钱是IGBT
电力机车一般须要500个IGBT模块
动车组须要跨越100个IGBT模块
一节地铁须要50-80个IGBT模块
IGBT本钱的主要性
IGBT约占电机驱动体系本钱的一半，而电机驱动体系占整车本钱的15-20%，也就是说IGBT占整车本钱的7-10%，是除电池之外本钱第二高的元件，也决议了整车的能源效力。
2016年全球电动车销量年夜约200万辆，共耗费了年夜约9亿美元的IGBT管，均匀每辆车年夜约450美元，是电动车里除电池外最昂贵的部件。
丰田是世界上独一能自产IGBT的车厂
也正由于IGBT太主要，丰田在开辟混杂动力车时就认定IGBT管要完整把持在手中，丰田也是全球独一可以或许自产IGBT的汽车厂荚定留意：自产，不是买别人的晶圆再做封装），普锐斯也是以获得强盛的性命力，也是今朝全球独一的强混杂动力车。
中国高铁IGBT市场已基础被日本三菱垄断
三菱电机出产的IGBT已经成为业内乱默认的尺度，中国的高速机车用IGBT由三菱完整垄断，同时欧洲的阿尔斯通、西门子、庞巴迪也是一半以上采取三菱电机的IGBT
英飞凌则包办了几乎所有电动汽车的IGBT
除了日系厂荚冬英飞凌包办了几乎所有电动车的IGBT，而三菱电机则陶醉于中国高铁的丰富利润中无法自拔，在低于2500V市场几乎一无所得。
特斯拉用IGBT的本钱情形
特斯拉ModelX应用132个IGBT管，由英飞凌供给，此中后电机为96个，前电机为36个，每个单管的价钱年夜约4-5美元，合计年夜约650美元。
假如改用模块的话，估量须要12-16个模块，本钱年夜约1200-1600美元。特斯拉应用单管的原因重要是本钱，尤其是其功率比一般的电动车要年夜不少，加上设计开辟周期短，不得不采取单管设计。
中国制作IGBT的近况
IGBT今朝已经成长到7.5代，第7代由三菱电机在2012年推出，三菱电机今朝的程度可以看作7.5代，同时IGBT的下一代SiC技巧已经在日本周全普及，无论三菱如许的年夜厂仍是Fuji、Rohm如许的小厂都有才能轻松制作出SiC元件，我国今朝逗留在第三代程度上，差距在20年以上。
自第六代今后，IGBT自身的潜力已经发掘的差未几了，大师都把精神转移到IGBT的封装上，也就是散热。车用IGBT的散热效力请求比产业级要高得多，同时还要斟酌强振动前提，汽车级的IGBT远在产业级之上。
散热的要害是资料，而资料科学是一个国度基本科学的表现，中国在这方面很是落伍，日本则远远领先，不仅在德国之上，还在美国之上。
国产IGBT也在起步
2015年10月，深圳比亚迪微电子有限公司与上海进步前辈半导体系体例造股份有限公司签署树立计谋财产同盟合作协定，配合打造IGBT国产化财产链。
今朝比亚迪已整合IGBT财产链，包含芯片设计、晶圆制作、测试、封装等。2015年12月，北汽团体旗下的北汽新能源公司与中国中车旗下的时期电气鼓鼓在株洲签订计谋合作协定，开启新能源汽车范畴的合作。
IGBT是如何制作出来的？
IGBT是晶圆颠末切割、测试、封装制作出来的
什么是晶圆？
晶圆是指硅半导体集成电路制造所用的硅晶片，因为其外形为圆形，故称为晶圆，在硅晶片上可加工制造成各类电路元件构造，而成为有特定电性功效之IC产物。
wafer即为图片所示的晶圆，由纯硅（Si）组成，晶片就是基于这个wafer上出产出来的。Wafer上的一个小块，就是一个晶片晶圆体，学名die，封装后就成为一个颗粒。
晶圆是如何被制作出来的？
硅被经由过程化学的方式提纯，纯到几乎没有任何杂质。同时它还得被转化成硅晶体，从实质上和海滩上的沙子划清界线。
在这个进程中，原资料硅将被融化，并放进一个宏大的石英熔炉。这时向熔炉里放进一颗晶种，以便硅晶体围着这颗晶种发展，直到形成一个几近完善的单晶硅。
警惕而迟缓的搅拌硅的熔浆，硅晶体包抄着晶种向统一个标的目的发展，终极，一块硅锭发生了。硅锭造出来了，并被整型成一个完善的圆柱体，接下来将被切割成片状，称为晶圆。晶圆才被真正用于CPU的制作。
建造一个出产300毫米直径硅锭的制作厂年夜约须要35亿美元。
我们日常平凡听到的6/12/18英微暇晶圆是什么？
今朝业界所谓的6微暇，12微暇仍是18微暇晶圆实在就是晶圆直径的简称，只不外这个吋是估算值。现实上的晶圆直径是分为150mm，300mm以及450mm这三种，而12吋约即是305mm，为了称号便利所以称之为12吋晶圆。
什么是光刻机？
光刻机是芯片制作的焦点装备之一，依照用处可以分为好几种：有效于出产芯片的光刻机；有效于封装的光刻机；还有效于LED制作范畴的投影光刻机。
用于出产芯片的光刻机是中国在半导体装备制作上最年夜的短板，国内乱晶圆厂所需的高端光刻机完整依靠入口。
光刻机的工作道理
光刻机经由过程一系列的光源能量、外形把持手腕，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜抵偿各类光学误差，将线路图成比例缩小后映射到硅片上，然后应用化学方式显影，获得刻在硅片上的电路图。
一般的光刻工艺要阅历硅片概况清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、瞄准曝光、后烘、显影、硬烘、激光刻蚀等工序。颠末一次光刻的芯片可以持续涂胶、曝光。越庞杂的芯片，线路图的层数越多，也须要更紧密的曝光把持进程。
世界上出产光刻机的供给商
今朝光刻机范畴的龙头老迈是荷兰ASML，并已经盘踞了高达80%的市场份额，垄断了高端光刻机市场。日本尼康在高端光刻机上完整被ASML击败，即便尼康的ArF光刻机售价仅仅不到ASML的一半也无补于事。
Intel、台积电、三星用来加工14/16nm芯片的光刻机都是买自ASML，格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机重要也是来自ASML。
更要害的是，最进步前辈的EUV光刻机全球仅仅ASML可以或许出产（全球仅此一荚订，ASML在客岁第三季度和第四时度出售的两台EUV光刻机售价都跨越1亿美元，落伍EUV一代的ArF光刻机均匀售价也在4000万至5000万欧元摆布。
晶圆的测试和封装
晶圆出产好了就须要进行测试，就是晶圆级测试，是有良品率的，太低的话，工艺可能就有题目，然后下面就是送往封装。将晶圆切片后封装，酿成器件，然后就是最后的机能测试，有良品率。在封装的各个步调里都是会有损耗的。IGBT是晶圆颠末切割、测试、封装制作出来的
复兴事务给电动汽车行业敲醒了哪些警钟？
电动汽车时期中国真的能弯道超车吗？非也，中国在电控范畴和美日的差距，比内乱燃机时期的差距年夜得多。
人家出了一款进步前辈的动员机，我们可以反向测绘出来，说利剑了就是盗窟，即使不克不及100%，机能到达个80%没题目；可是到了IGBT，能盗窟吗？怎么盗窟？你传闻过谁盗窟过英特尔的CPU吗？
内乱燃机时期说利剑了重要就是机械，可是到了电控，对外行来说就是黑匣子；就像深圳华强北的组装手机，没有什么技巧含量，可是你扔到原始社会，他们能模拟出来吗？电子时期的鸿沟和壁垒，不是机械时期能比的。
所谓弯道超车，很可能是个伪命题。
为啥这么说，汽车底盘悬架部门没有什么高科技吧？照着也能模拟个差未几，可是底盘调校国内乱有几个自立企业能做、能做好？英国有什么汽车产业？都被中国买的差未几了，可是你能嗣魅掌握了英国人的底盘调校程度？机械时期干不外人荚冬进级到电子时期就能超车了？这是什么逻辑？
能被称作国之命根子的，恰好是曾一度被疏忽的制作业
不知道有没有人往懂得法***用航空动员机成长汗青，刚开端造出来的动员机也是不可，甚至都没比那时的中国强到哪里往，可是法国人奋不顾身不摈弃不废弃，几十年改良下来（法国人一根筋，保持用旧的架构不断改良，一条道跑到黑，并没有被所谓的新技巧所***而变革技巧路线），终于熬出头，才有了今天著名全国的┞敷风战役机，顺带搞出来一个CATIA全世界都在用。
德国的房价几十年不动，聪慧的年青人和社会本钱尽量投射到制作业上，才有今天的产业强国德国。反不雅我们，有几多企业几多人能安贫乐道几十年如一日死板的搞技巧？诚然，中国GDP世界第二了，老外开端学中文了，繁花似锦了，猛火烹油了，平易近族骄傲感不是错，可是我们四周天天折腾模式立异，共享自行车烧进往几百个亿，巨子们天天缭绕外卖送餐拼团打车等破事儿拉帮结派斗得不共戴天，那些富豪排行榜上的头面人物有几个投资尖端科技行业、赞助年夜学和科研机构？外卖送餐拼团打车是国度计谋仍是焦点竞争力？我们都盼望巨大故国越来越好，到底如何往做，是时辰该深入反思了。
必定会有人批小编崇洋媚外，请让我慢慢说给你听：在找各类汽车技巧材料的时辰发明，中文搜刮引擎能找到的材料其实有限，反倒外文材料良多，所以前几期呈现几篇外文原文材料，有的同窗嫌弃我没有中文，简直是没有中文，由于我翻译欠好啊[委屈]，所以持续进修英文仍然很有意义，老外值得我们进修的工具良多，所以此刻小编找材料首选雅虎和微软的搜刮引擎，师夷长技以制夷嘛。
人无远虑必有近忧，美国制裁一个复兴就已经风声鹤唳，如果IGBT对中国禁运会有什么成果？复兴用的芯片是产业级，间隔我们的生涯很远，而且复兴在国内乱的份额也不外30%，还有此外公司能补位；可是装配IGBT的汽车倒是居平易近日用花费品，一但对中国禁运，中国的电动汽车企业怎么办？中国电动汽车弯道超车就会成为一个笑话。
那些豪?Ｅ电动汽车弯道超车的车企老板们，你们可知道丰田是全球独一一个能自产IGBT的企业？
复兴事务不会是停止，可能只是个开端；跟着中国财产进级，不竭触碰欧美等洋年夜人的奶酪的时辰，在可预感的将来，冲突只会越来越频仍、越来越激烈，这也是中华回复必需阅历的┞敷痛，汗青上从来没有一个可以或许和平突起的年夜国；参考之资可以攻玉，亡羊补牢为时未晚，假如IGBT成为第二个被制裁的，中国的电动汽车企业们，你们想好若何应对了吗？ 基本研讨已经快被高速成长的财富(不是经济 他们不懂)给拖逝世了，就如许还使劲吹捧厉害了，还往外面吹。 比亚迪的IGBT就是拿英飞凌的圆晶本身封装一下罢了，没什么技巧含量 辛劳十年做制作，不如城里买2套房。投契的太多，岂能安心搞搞实业。
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